Accéder au contenu principal

La neloĝebla enloĝebla zono

Antaŭparolo : tiun artikolon mi verkis espereble kun ne tro alta scienca nivelo, sed se vi bezonas klarigojn, bonvolu demandi en la komentejo. Kaj kompreneble, lingvajn erarojn vi ankaŭ povas mencii en la komentejo.

Planedoscienco estas kreskanta fako kun multaj novaj misioj kaj novaj landoj partoprenante al la esplorado de la sunsistemo (ekz. Ĉinujo kaj Barato).
Sed la kresko de tiu fako ŝuldas al ekstersunsistemaj planedoj (mallonge eksterplanedoj). Ekde la malkovro de la planedo 51 Peg b en 1995, la studado de eksterplanedoj, unue pure rilata al astroscienco, iĝis parto de planedoscienco kiam la studado de la atmosferoj kaj do de la klimatoj de tiaj planedoj ebliĝis.

Rapide, la malkovro de pli kaj pli da planedoj, pli kaj pli malgrandaj, dank‘ al la progresoj de la mezuriloj, ebligis esperon trovi planedojn similajn al la Tero kaj, ŝance, havantaj vivon.

La enloĝebla zono


Tiu necesigis la enkonduko de manieroj difini kio farigas planedon kapablan enhavi vivon. Tiel aperis la koncepto de "enloĝebla zono". En la ĝenerala kompreno de la vorto, la enloĝebla zono estas zono ĉirkaŭ stelo, en kiu planedoj povas havi vivon.
La koncepto estas facile komprenebla : se planedo orbitas tro proksime de sia stelo, ĝi iĝas tro varma kaj akvo vaporiĝas. Se ĝi estas tro malproksima, la akvo glaciiĝas. Kaj la ununura ekzemplo de vivo kiun ni havas (sur la Tero) bezonas akvon por esti. Do, la enloĝebla zono estas la ejo kie akvo povas resti likva kaj do ebligas la aperon kaj supervivon de vivformoj.

Ĉu vere loĝebla ?


Sed en tiu difino, ni tute ne konsideris gravan punkton : por esti likva, akvo ne nur bezonas taŭgan temperaturon, sed ankaŭ taŭgan atmosferan premon ! Ekzemple sur Marso, la temperaturoj povas iĝi iomete pli grandaj ol 0°C; sed pro la malgrandega surfaca premo (ĉirkaŭ milono de tiu sur la Tero), la akvo povas nur esti solida aŭ gasa. Kaj sur la Luno, êc se ĝi troviĝas apud la Tero, ne havas likvan akvon ĉar ĝi ne havas atmosferon. Do tiel ni komprenas ke temperaturo ne sufiĉas.

Sed estas ankaŭ alia problemo : la temperaturo de ia plando ne nur dependas de sia distanco al la stelo, sed ankaŭ de la kunmeto de la atmosfero!

Plimulto de la varma radio de la Tero eskapas al la spaco, sed gasoj kiel karbona duoksido, akvovaporo kaj metano (inter aliaj) sorbas transruĝan radion kaj kaptas la varmon en la atmosfero. Tio estas konata kiel la forceja efiko. Sen tiu efiko, la temperaturo sur la Tero estus ĉirkaŭ -15°C. Ciferecaj modeloj montras ke la kvanto de forcejefikaj gasoj povas vaste ŝanĝi la limojn de la enloĝebla zono [].

Simile, ozono sorbas ultraviolan lumon kaj tia ozona tavolo agas kiel ŝirmilo kontraŭ tro de UV (transviola) radioj, kiuj estas danĝeraj por ĉeloj kaj do por vivformoj.

Nuboj ludas ankaŭ gravan rolon en la varmeca ekvilibro de la atmosfero. Nuboj povas reflekti lumon kiu alvenas el la suno kaj malvarmiĝas la planedon. Tamen, ili ankaŭ povas kapti la varmon kiu ellasas la surfacon kaj kreas plian forcejan efikon [6,7].

Finfine, la rapido de la planeda rotacio povas ankaŭ havi signifan rolon : la dinamiko de la atmosfero ŝanĝas multe rilate al tiu rapido. Rapide rotacianta planedo (kiel la Tero) havos tute malsaman klimaton ol malrapide rotacianta planedo (kiel Venuso) eĉ kun saman atmosfera kunmeto ! Eksemple, sur malrapide rotaciantaj planedoj, la alta temperaturo je la substela regio, faciligas la formadon de nuboj. Tiuj nuboj pliigas la reflektopovon de la planedo kiu tiel ne iĝas tro varma. Tio signifas ke la interna limo de la enloĝebla zono povas esti pli proksima el la stelo se la planedo rotacias malrapide [2,3].

Tiuj malsamaj atmosferaj ecoj povas vaste ŝanĝi la internajn kaj eksterajn limojn de la enloĝebla zono. Kaj oni povus aldoni ke la interna strukturo ankaŭ taŭgas ĉar de ĝi dependas la ekzisto de magneta kampo kiu povus protekti la atmosferon kaj eblajn vivformojn de la altenergiaj partikloj el la stelo [1]

Do por scii ĉu planedo estas enloĝebla, necesas scii pli ol la distanco al la stelo, la maso kaj la radiuso. Kaj eĉ pli grave, tiu difino de la enloĝebla zono tute malatentas aliajn enloĝeblajn mediojn. Sub la glacia surfaco de Eŭropo kaj Encelado (resp. lunoj de Jupitero kaj Saturno) kredeble troviĝas likvaj oceanoj kie eble troviĝas vivo. En la nuboj de Venuso, je alto ĉirkaŭ 50 km estas zono kie la premo kaj temperaturo estas similaj al tiu de la Tero. Verdire, tiu loko estas la plej tersimila post la Tero mem!
Tiuj ekzemploj montras ke simple konsideri la distancon al la stelo kaj la grandeco de la planedo ne donas klaran konkludon sur la enloĝebleco.

La (malbona) ekzemplo de TRAPPIST-1


TRAPPIST-1 estas malgranda stelo (ruĝa nano) kiu troviĝas en la konstelacio de la akvisto. Ĝi estas iomete pli granda, sed multe pli peza, ol Jupitero. Ĝi estas interesa ĉar ĝi havas sep planedojn, kiuj ĉiuj havas masojn kaj radiusojn similajn al tiu de la Tero. El la sep planedoj, tri (e, f, kaj g) estas en la enloĝebla zono.

Kion oni vere scias pri tiaj planedoj ? [4]
  • Siaj distancoj al la stelo : de 1,66 ĝis 10 milionoj da kilometroj)
  • Siaj masoj : ĉiuj estas sube de du teraj masoj)
  • siaj periodoj (longo de la jaro) : de 1,51 ĝis 18,76 (teraj) tagoj
  • siaj radiusoj : ĉiuj estas ĉirkaŭ unu tera radiuso.
  • siaj densoj : la maso kaj la radiuso estas tersimilaj, do la denso devas esti simila.
Sed se vi legis la unuan parton de la artikolo ĝis nun, vi devas vidi ke oni scias preskaŭ nenion pri la atmosferoj. Oni nur scias ke la planedoj b kaj c verŝajne ne havas hidrogenan atmosferon, sed « Multaj atmosferoj restas konsekvencaj kun la transira spectro-- de sen-nuba akvovapora atmosfero ĝis atmosfero simila al tiu de Venuso » ("Many denser atmospheres remain consistent with the featureless transmission spectrum---from a cloud-free water vapour atmosphere to a Venus-like atmosphere") [5]. Alie dirite : oni scias preskaŭ nenion ĝis nun.

Sen pliaj informoj, estus malsaĝa diri ke la planedoj estas enloĝeblaj.  Tamen, multaj ĵurnalistoj parolis pri enloĝeblaj planedoj kaj multaj ekscitiĝis pri eksterteranoj.

Necesas novajn terminojn


La misuzo de la termino « enloĝebla zono » ne nur estas ĉar ĝi estas miskomprenata, sed simple de la difino mem. Ĝi estas difinita kun ege rigidaj kondiĉoj kiuj estas tute malsimplaj por ambaŭ sciencistoj kaj nesciencistoj. Plue, ĝi ne enhavas la okazojn kiam planedoj aŭ lunoj povas esti loĝeblaj eĉ sen atmosferon aŭ orbitante ekster la tiel nomita « zono ».

La koncepton oni devas simple forviŝi kaj anstataŭigi ĝin per pli taŭgaj terminoj. Kelkaj proponis « ondorajdado zono » ĉar la nuntempa difino de la enloĝebla zono temas precipe pri la ĉeesto de likva akvo sur la surfaco. Sed êc tio jam necesas supozon ke la planedo estas Tersimila.

Kompreneble, la enloĝebla zono ja estas bona komencpunkto : ĝi donas proksimuman zonon kie planedoj havas pli grandan ŝancon esti vere loĝebla, kaj tio gravas kiam oni devas decidi kiuj planedoj estas la plej observindaj. Tamen, la miskomprenoj de la nesciencistoj kaj la limiga difino necesigas novajn terminojn aŭ, almenaŭ, pli zorgan uzon de la « enloĝebla zono »-n.



Fontoj :

[1] H.Lammer et al. 2009, What makes a planet habitable?  http://link.springer.com/article/10.1007/s00159-009-0019-z

[2] Yang et al. 2014, Strong dependence of the inner edge of the habitable zone on planetary rotation rate, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/787/1/L2/meta

[3] Way et al. 2016, Was Venus the first habitable world of our Solar System?
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016GL069790/full

[4] Gillon et al., 2016, "Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1"

[5] de Wit et al. 2016, "A combined transmission spectrum of the Earth-sized exoplanets TRAPPIST-1 b and c", https://arxiv.org/abs/1606.01103

[6] Kitzmann et al. 2011, "Clouds in the atmospheres of extrasolar planets. II. Thermal emission spectra of Earth-like planets influenced by low and high-level clouds", https://arxiv.org/abs/1105.3568

[7] Kitzmann et al. 2011, "Clouds in the atmospheres of extrasolar planets. III. Impact of low and high-level clouds on the reflection spectra of Earth-like planets", https://arxiv.org/abs/1108.3274

Leconte et al. 2013, Possible climates on terrestrial exoplanets, https://arxiv.org/abs/1311.3101

Commentaires

Posts les plus consultés de ce blog

Scienca vojaĝo en Danujo

Dum la monato de Junio 2017, mi estis en Danujo por viziti Kopenhagon.

La urbo estas tre agrabla (ĉefe por biciklistoj) kun varma etoso kaj belegaj lokoj : mi ege rekomendas ĝin. Atentu tamen ke la prezoj estas pli altaj ol tiuj en Francujo aŭ Nederlando.

Kvankam mi estis tie por turismo, mi restas sciencisto kaj mi ne povis rezisti viziti sciencajn lokojn en la urbo kaj objektojn en muzeojn. Ekzemple, kiam estas vizitebla observejo en la urbo kiun vi vizitas, mi provas iri.

En la centro de Kopenhago troviĝas malnova turo (la Ronda Turo) supre de kiu estas observejo kiu estas ankoraŭ uzata per neprofesiaj observantoj. Kelkaj metroj fore, mi hazarde trovis domon kie loĝis Ole Rømer.
Rømer (1644-1710) estis dana astronomo kiu estas fama por sia studado de la rapido de la lumo kaj ties mezuro.






Rømer ankaŭ laboris en la Pariza observejo kaj elpensis "planedilon" (maŝino por vidi kaj kalkuli la poziciojn de la planedoj ĉirkaŭ la Suno, oni kelkfoje diras ankaŭ planetario) kiu…

En Aŭstrio por scienca kongreso

La Eŭropa Geosciencoj Unio (EGU) okazigas ĉiu jaro sian ĝeneralan kunvenon en Vieno, Aŭstrio.

La EGU interesiĝas pri la sciencoj de la Tero (akvoscienco, geologio, atmosfero-scienco, klimatoscienco, vulkanoscienco, ktp.) sed ankaŭ pri planedo kaj sunsistemo sciencoj (tio inkludas planedoj, iliaj lunoj, asteroidoj, kaj la interagoj inter la Tero kaj la Suno). La unio estas dividita en sekcioj: estas sekcio pri planedoscienco (PS), Sun-Tero interagoj (ST), atmosferoscienco (AS), ktp.


La ĝenerala kunveno estas oportuno por sciencistoj prezenti sian laboron kaj eki kunlaboradojn. Sciencistoj povas prezenti dum 12-minutoj prelego aŭ dum afiŝsesio. Estas debato pri kiu sorto de prezento estas la plej taŭga. Mi dirus ke la prelegoj estas utilaj se vi volas koniĝi de aliaj sciencistoj, sed afiŝsesioj pli taŭgas se vi volas havi pli longan diskuton pri via laboro.


Mia persona sperto pri afiŝsesio estas bonega : mia nuna posteno, mi havis dank'al diskuto kun sciencistino (mia nuna ĉefino) d…

Plotting a data set with two different units in Matplotlib

In my thesis, I handle polarimetric observations of Venus with Venus Express. Because of the north polar elliptical orbit of the spacecraft, when observing in nadir there is a link between the phase angle and the latitude of observation1. Though, this is not always easy to understand so I found the need to plot my polarimetric measurements as a function of phase angle, but also as a function of latitude. I was thinking of plotting the phase angle on the bottom x-axis, and the latitude on the top x-axis. Can we do that in Python/Matplotlib? 
Of course you can!
Matplotlib has brilliant functions called twinx and twiny that take an axis object and duplicate it keeping the same x or y axis that the original. Therefore only the x/y axis is editable as the other is ruled by the original axes.
This can be used to plot two independent curves with different y-axis, but also to plot one value with two units (e.g. Celsius degrees and Farenheit degrees). In the latter case, the relation is known…